Сокращение стоимости вертикальных MOSFET с использованием технологии лазерного резки - GaN WAFER

GaN Vertical MOSFETs являются перспективными силовыми устройствами для электромобилей, превосходя аналогичные SiC-устройства с точки зрения мобильности канала, ключевой метрики.высокая стоимость местных субстратов мешает их коммерческому успеху.

Чтобы решить эту проблему, различные группы изучали технологии переработки субстратов GaN. Среди них коллектив, состоящий из исследователей из Mirise Technologies,Университет Нагоя, и Хамаматсу утверждает, что провел самую полную демонстрацию успеха этого метода.

По словам Такаши Ишиды, пресс-секретаря команды Mirise, предыдущие отчеты о переработке субстрата GaN были ограничены оценкой частей процесса."Необходимо оценить характеристики изделий, изготовленных на переработанных пластинах.Наша статья - первая, которая сообщает об этих результатах".

Ишида добавляет, что, хотя их результаты обнадеживают, прежде чем этот процесс будет применяться в промышленном масштабе, требуется еще много работы.Поскольку для снижения издержек на производство субстраты GaN необходимо многократно перерабатывать, необходимо продемонстрировать, что изделия, выращенные на субстратах после нескольких циклов переработки, не страдают от этого.

Как показано на рисунке, процесс переработки японской команды включает использование 532 нм лазера для отделения устройств от субстрата.Этот источник света облучает субстрат с N-лицом, а через двухфотонную абсорбцию на очаговой плоскости субстрат распадается на металлический галлий и азот.

После разделения N-линию чипов полируют, чтобы получить гладкую поверхность, после чего происходит осаждение металла и упаковка.

Га-линия высвобождаемого субстрата сначала полируется, затем химически механически полируется для достижения плоскости на атомном уровне, а затем HVPE используется для отложения слоя GaN толщиной примерно 90 мкм.По словам исследователей, после этого дополнительного шага химической механической полировки субстрат GaN выглядит как новый.

Чтобы оценить свой процесс, исследовательская группа измерила производительность боковых MOSFET и вертикальных п-н-диодов, изготовленных на одной и той же пластине.Оба типа устройств были сформированы из эпитаксиальных пластин, полученных в процессе MOCVD: сначала 4 мкм толщины n-типа GaN слоя, допированного на 1 x 10^17 см^-3, затем 2 мкм толщины p-типа GaN слоя, допированного на 5 x 10^17 см^-3.

В исследовании сначала оценивалась производительность обоих типов устройств до и после нанесения на куски GaN-субстрата.Графики тока оттока MOSFET и тока шлюза при различных напряжениях шлюза и обратного тока диода при различных значениях обратного уклонения не показали значительных изменений из-за лазерного вырезкиЭто привело исследовательскую группу к выводу, что устройства были "вряд ли затронуты" процессом нарезки,Поскольку нагрев лазерного источника и напряжения, связанные со ступенью отделения, могли оказать влияние.

Такаши Ишида и его коллеги сравнили эти измерения с измерениями боковых MOSFET и вертикальных p-n диодов, произведенных с использованием переработанных субстратов.с разницей в токе утечки шлюза для боковых MOSFET, обусловленные различиями в качестве изолятора.

По словам исследовательской группы, их результаты свидетельствуют о том, что производительность устройств не значительно ухудшилась после процесса переработки GaN.

Такаши Исида утверждает, что помимо переработки субстратов GaN, необходимо увеличить их размер, чтобы сделать затраты на производство устройств более конкурентоспособными.Исследовательская группа заинтересована в демонстрации своего процесса переработки с использованием более крупных субстратов GaN.

Это подчеркивает преимущества субстратов GaN.

• Высокое разрывное напряжение: ГаН-субстраты могут обрабатывать высокое напряжение, что делает их идеальными для применения на высокой мощности.
• Высокая мобильность электронов: ГаН-субстраты обладают высокой электронной подвижностью, что способствует более быстрой скорости переключения и более высокой эффективности.
• Широкий диапазон: GaN имеет широкий диапазон, что позволяет устройствам работать при более высоких температурах и напряжениях по сравнению с устройствами на основе кремния.
• Высокая теплопроводность: ГаН-субстраты обладают превосходной теплопроводностью, что способствует эффективному рассеиванию тепла и повышает надежность устройства.
• Низкое сопротивление: Устройства, построенные на субстратах GaN, обычно имеют более низкое сопротивление при включении, что приводит к более низким потерям проводимости и улучшению общей производительности.
• Высокочастотная способность: Субстраты GaN подходят для высокочастотных приложений, включая радиочастотную и микроволновую связь.
• Прочность: GaN устройства более прочные и могут выдерживать суровые условия окружающей среды, что делает их подходящими для требовательных приложений.
• Уменьшенный размер и вес: устройства на основе ГаН могут быть меньше и легче, чем их кремниевые аналоги, что полезно в приложениях, где пространство и вес являются критическими.
• Улучшенная эффективность: Неотъемлемые свойства GaN приводят к повышению эффективности преобразования энергии, что имеет решающее значение для таких приложений, как электромобили и системы возобновляемой энергии.
• Улучшенная производительность в условиях высокой температуры: ГаН-субстраты хорошо работают в условиях высокой температуры, сохраняя свою эффективность и надежность.
• Потенциал сокращения затрат: По мере улучшения процессов переработки и производства субстратов GaN, стоимость может быть снижена, что делает устройства на основе GaN более коммерчески жизнеспособными.
• Совместимость с передовыми методами изготовления: ГаН-субстраты могут быть интегрированы с передовыми методами изготовления, такими как лазерная резьба, чтобы еще больше повысить производительность устройства и снизить затраты на производство.

ГаН мы можем предоставить

GaN галлиевой нитрид Wafer высокая электронная мобильность радиочастотные устройства оптоэлектроника и светодиоды ((нажмите на картинку для получения дополнительной информации)

Вафры из нитрида галлия (GaN) стали ключевой технологией в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам материала.и исключительная тепловая устойчивостьВ данной аннотации рассматриваются универсальные применения GaN-вофлеров, в том числе в области электротехники мощности, радиочастотных устройств, оптоэлектроники и т.д.от питания коммуникаций 5G до освещения светодиодов и продвижения систем солнечной энергииВысокопроизводительные характеристики GaN делают его краеугольным камнем в разработке компактных и эффективных электронных устройств, влияющих на такие отрасли, как автомобильная электроника, аэрокосмическая промышленность,и возобновляемой энергииВ качестве движущей силы технологических инноваций, GaN-вофы продолжают переопределять возможности в различных отраслях, формируя ландшафт современной электроники и коммуникационных систем.